Разработка биокаталитических систем для энантиоселективного восстановления карбонилсодержащих соединений

• Автор: Ибрагимова, Анна Римовна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 120 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Микробиологическое энантиоселективное восстановление карбонилсодержащих соединений
1.1 Введение. Применение оптически активных продуктов асимметрического восстановления карбонилсодержащих соединений

1.2. Ферменты, ответственные за реакции восстановления карбонилсодержащих соединений

1.2.1. Восстановление кетосодержащих соединений при помощи выделенных ферментов

1.3. Коферменты, участвующие в реакциях восстановления и способы их регенерации

1.4 Восстановление карбонилсодержащих соединений целыми клетками микроорганизмов

1.4.1. Восстановление кетосодержащих соединений клетками пекарских дрожжей

1.4.2. Восстановление кетосодержащих соединений другими дрожжевыми штаммами

1.4.3. Восстановление кетосодержащих соединений бактериальными штаммами

1.5. Повышение стереоселективности реакций биовосстановления
1.6. Восстановление труднорастворимых кетосодержащих соединений
2. ОБЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Материалы исследования
2.2.1 Синтез Я или БЭОБ
2.2.2. Синтез Б3,3диметил2гидроксибутиролактона
2.3. Методы исследования
2.3.1. Культивирование микроорганизмов
2.3.2. Получение накопительных культур
2.3.3. Выделение чистых культур микроорганизмов
2.3.4 Идентификация микроорганизмов
2.3.5. Иммобилизация микроорганизмов в полиакриламидный гель
2.3.6. Трансформация кетосодержащих соединений покоящимися клетками микроорганизмов
2.3.7. Определение оптической чистоты продуктов биотрансформации
2.3.8. Наработка оптически чистого 8ЭОБ иммобилизованными клетками РюЫа Бр.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Скрининг микроорганизмов с энантиоселективной карбонилредуктазной активностью
3.1.1. Исследование карбонилредуктазной активности пекарских дрожжей
3.1.2. Селекция штаммов с ЭААактивносгью
3.1.3. Исследование продуктов трансформации ЭЛА микроорганизмами
3.2. Идентификация и исследование патогенных свойств перспективных штаммов
3.3. Исследование восстаноЕшение ряда карбонилсодержащих соединений
3.4. Поиск методов подавления побочных реакций биовосстановления ЭАА
3.4.1. Влияние химических ингибиторов
3.4.2. Температурная предобработка биомассы штамма Р1сЫа Бр.
3.5. Поиск оптимальных условий восстановления этилацетоацетата исследуемыми микроорганизмами
3.5.1 Зависимость от температуры
3.5.2 Зависимость от
3.5.3 Влияние концентрации субстрата
3.5.4. Зависимость от концентрации биомассы
3.5.5. Исследование зависимости трансформации ЭЛЛ от вида атмосферы
3.5.6. Исследование кинетики аэробной трансформации ЭЛА биомассой МегэсЫкоича Бр.
3.6. Влияние условий выращивания на трансформацию ЭЛЛ
3.6.1. Зависимость восстановления ЭАА от возраста биомассы
3.6.2. Трансформация ЭАА биомассой РюЫа эр. , выращенной в анаэробных условиях
3.6.3. Восстановление ЭАА биомассой Р1сЫа Бр., выращенной на этаноле
3.7. Исследование возможности повторного использования биомассы для восстановления ЭЛА
3.8. Поиск экзошнных восстановителей для регенерации отработанной биомассы
3.9. Разработка иммобилизованного биокатализатора на основе клеток РюЫа яр. 1
3 Разработка препаративных методов получения 8 и Яэнантиомеров ЭОБ
3 Использование Бэнантиомера ЭОБ в синтезе феромонов насекомых
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Наиболее перспективным является хмикробиологический подход, основанный на использовании стереонаправленной биотрансформации органических соединений. Важное место среди процессов стереонаправленной биотрансформации занимает энантиоселективное восстановление карбонильных соединений с помощью микроорганизмов в оптически активные спирты, оксикислоты и их эфиры, необходимые для получения низкомолекулярных биорегуляторов и стереорегулярных полимеров. Известны микроорганизмы, проявляющие высокую энантиоселективность при восстановлении отдельных карбон ил содержащих соединений. Однако, большинство из них не способно осуществлять биотрансформацию с достаточно высокой скоростью и выходом целевого продукта. Часто имеет место и обратная ситуация, когда микроорганизмы проявляют высокую карбонилредуктазную активность при низкой энантиоселективности, поскольку, как правило, в клетках имеется несколько ферментов, способных трансформировать субстрат в продукты противоположной конфигурации. В связи с этим поиск новых более эффективных микроорганизмовтрансформаторов, обладающих широкой субстратной специфичностью и условий, в которых они способны осуществлять энантиоселективное восстановление прохиральных карбонил содержащих предшественников с высоким выходом ценных оптически активных синтонов, является задачей актуальной. Диссертационная работа выполнена в соответствии с заданием Министерства образования РФ по тематическому плану НИР Уфимского государственного нефтяного технического университета гг. Цель работы. Разработка методов энантиоселективного восстановления карбон ил со держащих соединений с помощью клеток микроорганизмов, обладающих карбонилредуктазной активностью, для получения ценных оптически активных синтонов. Научная новизна. Найдены и идентифицированы новые энантиоселективные штаммы РюЫа эр. Мес1зткоу1а Бр. Разработаны научно обоснованные методы синтеза оптически активных 8 и Кэнаитиомеров этил3оксибутирата с использованием созданных биокатализаторов. Определены оптимальные параметры работы биокатализаторов. Впервые предложен эффективный метод синтеза 8этилЗоксибутирата с помощью иммобилизованных клеток штамма РюЫа эр. Разработаны научно обоснованные методы стереоконтроля и регенерации биокатализатора. Практическая значимость. Разработаны высокостереоселективные биокатализаторы на основе штаммов РюЫа эр. П и Ме1всткоу1а эр. К.энантиомеры этилЗоксибутирата высокой оптической чистоты. Созданы препаративные методы синтеза высокочистых 8 и Я этилЗоксибутирата не менее ее. Методика энантиоселективного восстановления этилацстоацетата используется в учебном процессе УП1ТУ при подготовке специалистов по специальности Биотехнология. Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Второй Международной конференции Актуальные тенденции в органическом синтезе на пороге новой эры СанктПетербург, июнь г. XXXVII международной Научной студенческой конференции Новосибирск, апрель г. Уфа, апрель Международной научнопрактической конференции Сервис большого города Уфа, май, г. XII международной конференции по производству и применению химических реактивов и реагентов Реактив, УфаМосква, сентябрь, г. Республиканской научной конференции И. П. Павлов и современные проблемы биологии и медицины, Уфа, октябрь г. Новосибирск, г. XIII международной конференции по
производству и применению химических реактивов и реагентов Реактив УфаМосква, , XXXXIX международной научной студенческой конференции Новосибирск, г. XIX международной конференции по производству и применению химических реактивов и реагентов Реактив, УфаМосква, Всероссийской заочной конференции Катализ в биотехнологии, химии и химических технологиях Тверь, . Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и тезисы докладов. Структура и объем работы. Работа изложена на 5 страницах машинописного текста и содержит рисунков и таблиц. Для количественного определения концентраций органических субстратов и продуктов реакции, их идентификации и оценки оптических свойств применяли методы газожидкостной хроматографии, хроматомасспектрометрии, ЯМРспектроскопии и поляриметрии.